LiNi3/8Co2/8Mn3/8O2正极材料氟掺杂改性研究

以共沉淀氢氧化物为前驱体制备了F-掺杂化合物LiNi_3/8Co_2/8Mn_3/8O_2-yF_y(y:0,0.05,0.10,0.20),采用XRD、XPS、SEM、循环伏安(CV)、充放电测试、DSC等表征了其结构与性能.结果表明,F^-掺杂置换部分O^2-生成固溶体,不改变样品中过渡金属离子的价态. F^-掺杂量y为0.05、0.10时,比容量不受影响,但在充放电过程中c_h方向膨胀率由未掺杂样的2.06％分别下降至1.017％、1.018％,改善了其结构稳定性与循环寿命,30周后容量保持率分别达97.5％、96.2％;而y增至0.20时,离子混乱度升高,且颗粒间烧结过于严重,内阻增加,使容量与循环特性再度恶化.F^-掺杂还促进材料烧结,使该材料粒径通过粉碎分级控制成为可能,有利于该材料电极的制备.另外,F^-掺杂也使LiNi_3/8Co_2/8Mn_3/8O₂热稳定性得到一定程度改善.     

Fe掺杂对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的改进

通过溶胶-凝胶法合成了高电压LiNi_(0.5-x)Mn_(1.5)Fe_xO_4(0≤x≤0.2)尖晶石锂离子电池正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)和恒电流充放电测试来研究样品的结构和电化学性质。结果表明,在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4样品中掺Fe可以提高样品的结构稳定性,从而改善其循环性能。电化学测试结果表明,LiNi_(0.35)Mn_(1.5)Fe_(0.15)O_4具有最佳循环稳定性,并且在0.2C倍率下,初始放电比容量达136.8mAh/g,循环50次后容量保持率为98.7%。     

Na+掺杂对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料电化学性能的影响

高镍三元正极材料LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2(简称NCM811)是非常有前景的动力电池用锂离子电池正极材料.LiNi0.8 Co0.1 M n0.1 O2具有比容量高、成本低、环保等优点,但也存在锂镍混排严重,容量衰减快等缺点.为解决这些问题,促进该材料在动力电池中的应用进程,本研究采用高温固相法合成了NCM811,并通过Na+掺杂对材料进行改性.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料进行形貌和结构表征.采用循环伏安(CV)、循环、倍率以及电化学阻抗(EIS)等手段研究材料的电化学性能.研究结果表明:在2.7～4.3 V,0.5 C放电条件下,当Na+掺杂量为0.1摩尔分数时,显示了185 m A h/g的初始放电比容量,循环100次后,仍保持151 m A h/g,显示出较好的循环性能.在0.2 C,0.5C,1C,2C,5C和10C下材料的放电比容量分别为195,184,158,137,112和90mAh/g,展现出较好的倍率性能.因此,适量的Na+掺杂能有效提高NCM 811材料的电化学性能.     

Li0.5La0.5TiO3包覆LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的研究

以Li0.5La0.5TiO3为包覆物,制备了固体电解质包覆的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料.采用XRD、SEM对材料进行了表征:XRD显示未包覆的材料具有α-NaFeC2层状结构,粒径在200～300nm之间,包覆后材料粒径略有增大,包覆层具有ABO3型固体电解质结构.包覆层的致密程度及材料的循环稳定性与热处理温度有关.包覆后400℃热处理得到的材料首次放电比容量为185mAh/g,较未包覆材料容量有所提高,50次循环后其容量仍能达到156.5mAh/g,表明包覆物Li0.5La0.5TiO3对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有保护作用.     

无钴镍基正极材料LiNi0.7Mn0.3O2 氟掺杂改性研究

以硫酸盐为原料,采用共沉淀-固相反应法成功制备了LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-x)F_x(x=0,0.01,0.02,0.03)正极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)、充放电测试等系统地研究了F掺杂对无钴镍基正极材料LiNi_(0.7)Mn_(0.3)O_(2-x)F_x(x=0,0.01,0.02,0.03)结构和电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,所有样品均具有典型的α-NaFeO_2层状结构,随着F掺杂量的增加,材料晶胞体积逐渐增大;扫描电镜结果显示,F掺入使材料的一次颗粒形状更加规则、均匀、致密,且尺寸更大、结晶度更高。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,F掺入之后,材料中二价镍的含量增加,其他元素的化合价保持不变。电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)曲线数据证实掺适量F可以减小电池的电化学转移内阻(Rct)和电极的极化作用。F掺杂虽然减小了材料的首次放电容量,但提高了材料的首次库伦效率和循环稳定性。     

聚苯胺纳米点包覆LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2正极材料的电化学性能研究

目前高镍材料存在长循环寿命差、安全性能低等问题。表面包覆是提升高镍材料电化学性能的有效手段。本文通过具有导电特性的高分子聚苯胺纳米点包覆高镍正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.15)Mn_(0.05)O_2从而提高其循环性能。包覆后的材料在0.2C倍率下100圈循环后容量为184.1 mAh/g,保持率为95.7%。1C倍率下循环100圈后容量为156.3 mAh/g,保持率为88.3%。可见纳米点PANI包覆NCM能提高高镍材料的循环稳定性。实验表明材料循环性能提高的原因在于聚苯胺纳米点包覆可以抑制材料表面副反应的发生以及H2-H3结构相变。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能研究

以氢氧化钠为沉淀剂,采用共沉淀法合成了Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,前驱体和LiOH·H2O充分混合高温烧结制备了锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学性能测试对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的结构、微观形貌及电化学性能进行了表征.XRD结果表明,所合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO2型层状结构.SEM测试显示,颗粒粒度均一,粒径大约在0.5μm,粒径分布窄.以20mA/g电流密度放电,充放电电压在2.8～4.4 V之间,首次放电比容量达到181mAh/g,80次循环之后放电比容量仍然保持在172mAh/g;循环伏安测试显示,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2反应中主要是Ni2 /Ni4 、Co3 /Co4 2个电对在起作用,锰的价态保持不变,起到支撑结构的作用.     

合成方法对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2电化学性能的影响

采用碳酸盐共沉淀法、草酸盐共沉淀法、溶胶-凝胶法、高温固相法、氢氧化物共沉淀法(pH=10、11、12)制得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学性能测试对样品的结构和性能进行了表征.结果表明,溶胶-凝胶法合成的样品层状结构较完整,阳离子混排程度低,粒径相对较小,颗粒分布均匀;该样品首次放电比容量较高为151 mAh·g-1,循环30次后容量保持率达到93.31％.     

前驱体热处理温度对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的影响

以NaCO3为沉淀剂,NH3·H2O为缓冲溶液,将NiSO4、CoSO4和MnSO4混合溶液共沉淀制备（Ni1/3Co1/3Mn1/3）CO3前驱体,将其在400-900℃热处理5h制备得（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox氧化物。EDTA络合滴定、BET、XRD及SEM研究表明,随着热处理温度的升高,（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox中过渡金属含量及结晶度随着增加,而比表面积却减小。（Ni1/3Co1/3Mn1/3）Ox与LiOH混合后在850℃热处理24h制备出LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料,其结构、形貌及电性能的测试结果表明,前驱体在600℃条件下热处理制备的正极材料电化学性能最佳,其首次放电比容量为189.7mAh·g^-1,不同倍率循环60周后,循环保持率为92.4%。     

锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的合成及性能

采用氢氧化物共沉淀法合成了LiNi1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驱体,然后以Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH·H2O为原料,合成出了层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.通过XRD、SEM和电化学测试对LiNi1/3-Co1/3Mn1/3O2材料的结构、形貌及电化学性能进行了测试和表征.结果表明,800℃烧结12h所合成的样品粒度大小分布比较均匀,该材料以0.2C充放电,其首次放电容量为150mAh·g-1,循环30次后容量为137mAh·g-1.     

聚丙烯酸对锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法,以聚丙烯酸为络合剂制备纳米尺寸的锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料。考察了聚丙烯酸与阳离子配比和烧结温度对产物LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2结 构 与 电 化 学 性 能 的 影 响。结果表明,烧结温度700℃可制备出晶体发育完整、粒径80nm、分 布 均 匀 的α-NaFeO2层 状 结 构 的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。当聚丙烯酸与金属阳离子摩尔比值为0.75,首次放电比容量达到169.2mAh/g,30次循环后容量保持率为89.3%。     

层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的共沉淀法合成

以Ni(NO3)2·6H2O,Co(NO3)2·6H2O,Mn(CH3COO)2·4H2O,LiOH·H2O为原料,采用NaOH-Na2CO3共沉淀的方法,在空气中合成了三元层状锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2.采用XRD研究了所合成材料的结构.考查了不同烧结温度对材料电化学性能的影响.结果表明,所合成的材料具有典型的α-NaFeO2层状结构特征,900℃下合成的材料具有最优的循环性能,初始放电容量为169.4mAh/g,初次库仑效率为83.2%,且20次循环后,容量保持率达到96.3%.     

Mn掺杂Li3Fe2(PO4)3正极材料的制备与表征

通过固相反应法合成出Li3+xFe2-xMnxn(Po4)3(x-0～O.1)、Li3Fel.ω5Mn0.05(PO4)3和Li2.95Fe1.ωMnoN.05(PO4)3正极材料.采用行星式球磨方法,均匀混合正极材料和导电乙炔黑以提高活性材料的电子导电率和降低颗粒尺寸.Mn掺杂的Li3Fe2(PO4)3样品的恒电流充放电测试和伏安循环测试(2～4V)发现,所有样品中Fe3+/Fe2+氧化还原电对均有两个稳定的充放电平台(2.8、2.7V)、Li3+,Fe2-xMnxII(PO4)3和Li3Fe1.95Mn0.05(PO4)3中Mn3+/Mn2+电对的充放平台位于3.5V左右.不同价态Mn的掺杂均可明显提高正极材料的电化学性能,其中Mn掺杂样品的电化学性能最好,其中Li3.05Fel.95MnⅡ0.05(PO4)3/C的C/20和C/2恒流放电比容量分别可达11O和66mAh/g.     

硝尿配合法合成掺杂尖晶石LiNi0.06Cr0.1Mn1.84O4及电化学性能研究

以硝尿配合物为前驱物，合成协同掺杂尖晶石LiNi0.06Cr0.1Mn1.84O4正极材料，用XRD，SEM表征其结构与性能。结果表明，当煅烧温度为800℃烧结时间为7h时，所得产物粒度均匀，分布窄，平均粒度为60nm，呈球形颗粒。该材料具有良好的电化学性能，在4V附近首次充放电比容量为121mAh／g，循环15次之后达到最大放电比容量128mAh／g，循环50次后放电比容量仍能保持111mAh／g，容量损失率为7．5％。循环伏安曲线显示，材料具有良好的电化学可逆性与循环稳定性。     

Al掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料性能的影响

采用共沉淀法制备了Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2前驱体,再通过高温固相法制备了不同Al掺杂量(0,1％,2％和3％)(摩尔分数)的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622)三元材料.通过XRD、SEM和恒流充放电测试等对NCM622三元材料的物相结构、微观形貌和电化学性能等进行了分析.结果表明,所...     

锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备和性能

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)(OH)_2,将其与LiOH·H_2O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明,在750℃合成的LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO_2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,分布较窄,平均粒径在10μm左右。在3.0-4.3 V、0.2C充放电条件下,25℃其初始放电容量高达185.2 mA·h/g,30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能,表现出较好的电化学性能。     

草酸盐共沉淀法合成LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2及电化学性能

采用草酸盐共沉淀法合成前驱体,然后经过氧化气氛高温焙烧制备了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电技术研究了pH值、焙烧温度、焙烧时间和锂用量对材料结构、微观形貌及电化学性能的影响.草酸盐共沉淀-氧化焙烧合成LiNi0.8 Co0.1Mn0.1O2的工艺条件为:pH值为5.5,焙烧温度为800℃,焙烧时间为12h,Li/M摩尔比为1.05.所制备的LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2在0.5C倍率下的首次充放电比容量达到174.5mAh·g-1,循环20周容量保持率为88.5％.     

5V锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性研究现状

近年来,研究人员发现过渡金属掺杂尖晶石材料LiMxMn2-xO4(M=Ni,Co,Cr,Cu,Fe,Al),放电平台可以达到5V左右.在这些材料中,由于LiNi0.5Mn1.5O4具有相对较高的容量,放电平台维持在4.7V,而备受关注.但是LiNi0.5 Mn1.5O4仍然存在结构不稳定、容量衰减比较严重等问题,研究人员通过掺杂金属离子或者取代部分氧来提高材料性能,以及通过包覆来减少材料与电解液的接触.综述了近年来为进一步提高LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能而对其进行改性的一些研究成果.     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的固相法制备及性能研究

以Ni(CH3COO)2·4H2O和Mn(CH3COO)2·4H2O为原料,分别在400、500℃分解3、7h得到镍锰复合氧化物前驱体,再与锂源Li2CO3混 匀,在800℃煅 烧12h,600℃退 火24h得 到LiNi0.5Mn1.5O4正极材料。XRD、SEM、EIS和恒流充放电 测 试 结 果 表 明,在400℃、7h制 备 的 前 驱 体 与Li2CO3合成的LiNi0.5Mn1.5O4性能最佳。室温下以0.1C倍率充放电,首次放电比容量达到141.5mAh/g,循环30次后容量保持率为98.55%;以1C倍率充放电,首次放电比容量为120.34mAh/g,循环30次后放电比容量为112.09mAh/g。